2 车削振动理论与测试基础
2。1 车削振动的分类及原因
车削加工过程中,机床、工件和刀具组成的工艺系统在外力的作用下,不仅产生了弹 性变形,而且使刀具相对工件表面产生周期性的相对运动,即振动.车削振动不仅影响工 件的表面精度,而且生产进程也受到干扰。此外还会减少机床的正常使用寿命,降低刀具 的耐用度,导致车床和刀具的优良性能不能发挥到极致。工作人员的情绪和身心健康也会 受到振动噪音的严重影响,工作积极性降低,不利于正常的车间生产。当振动很剧烈时, 就会发生车刀崩刃现象,切削加工根本无法进行。很多时候,不得不降低切削用量来减少 车削振动,但是这样做的同时也降低了生产效率。为了能提供更有效解决措施,我们就要 了解车削振动产生的原因,尽可能的采取有效措施减轻振动。论文网
车削振动一般有两种分类方法,按影响因素不同可分为自由振动、强迫振动和自激振 动,如图 2-1; 按振动的频率可分为高频振动、中频振动和低频振动,见表 2-1.
(a)自由振动 (b)强迫振动
能量
车削产生交变力
反馈 ∆F
∆X 激振
产生振动
(c)自激振动
图 2-1 振动类型示意图
表 2-1 振动频率分类
产生条件 类型 声音特点
高频振动 中频振动 低频振动
类似哨音 类似汽车笛声 类似蛙鸣
类似起皱的丝绸 类似鱼鳞
类似鱼鳞但是之间的波纹很大又平缓
a。自由振动,即振动系统平衡被破坏,依靠弹性力来支持系统的振动,可很快衰退, 对车床加工影响比较小,因为自由振动是由车削力的突然改变或其他外力引起的,容易识 别并消除。
b。强迫振动,即受持续的外界周期性干扰力作用,被迫发生的振动,不可能自然衰减, 严重时还会引起机床的共振。强迫振动产生的原因如下所述:
(1)不平衡造成的离心惯性力。机床工作时,高速旋转的主轴、皮带轮和工件 等存在 质量偏心,产生的离心惯性力就是使机床发生振动的激振力,其振动频率 f = n /60(Hz), 其中 n 为机床主轴的转数。
(2)车床传动系统中的误差。如齿轮的齿形制造误差、安装误差,带传动中平皮带、三 角皮带的厚度不均匀,滚动轴承的尺寸误差、形位误差等,都会引起强迫振动.
(3)形状不规则零件的车削.断续切削不规则工件表面时,刀具和工件常常发生冲击, 此时被加工部位和间断部位发生一定节奏交替,并伴随产生周期性的激振力,从而交变的 切削力引起强迫振动.
(4)地基振动.邻近设备,如磨床、压力机、冲床等引起的振动强度或火车、汽车等经 过时引起足够大的振动强度,通过不稳定的地基引起车床一起振动。所以,要在机床上加 工得到高精度、低粗糙度的零件,就一定要把机床和地基分隔开。
c。自激振动,即因为系统本身特性激励所致,对加工系统影响也最大。自激振动产生的 原因如下所述:
(1)切屑与刀具前刀面间相对运动产生的摩擦力具有负摩擦特性,即从某一速度起,径 向切削分力随切削速度的增加而下降,容易激发切削振动。
(2) 切削层内硬度不均匀的金属也会引起切削力的改变.
(3) 切削过程中,不断改变刀具实际前角会引起切削力周期性的变化. 初期磨损刀具车削温升与振动相关性的试验研究(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_82712.html